|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
HISTORIA TECHNOLOGII, TECHNOLOGII, OBIEKTÓW WOKÓŁ NAS
Holografia. Historia wynalazku i produkcji
Katalog / Historia technologii, technologii, przedmiotów wokół nas Holografia to zestaw technologii służących do dokładnego rejestrowania, odtwarzania i przekształcania pól falowych optycznego promieniowania elektromagnetycznego, specjalna metoda fotograficzna polegająca na rejestrowaniu, a następnie odtwarzaniu za pomocą lasera obrazów obiektów trójwymiarowych, które są niezwykle podobne do rzeczywistych.
Pierwsze hologramy uzyskał w 1947 roku węgierski fizyk Dennis Gabor, który wówczas pracował w Anglii. Nazwa ta pochodzi od słów „holos” (cały, całkowicie) i „gram” (pisanie). Przed wynalezieniem węgierskiego naukowca każda fotografia była płaska. Przekazała tylko dwa wymiary tematu. Głębia przestrzeni umykała obiektywowi. W poszukiwaniu rozwiązania Gabor zaczął od jednego znanego faktu. Promienie światła wyrzucane przez trójwymiarowy obiekt docierają do filmu w różnym czasie. I wszyscy tworzą inną ścieżkę na różne czasy. Z naukowego punktu widzenia: wszystkie fale mają przesunięcie fazowe. Przesunięcie zależy od kształtu obiektu. Naukowiec doszedł do wniosku, że objętość dowolnego obiektu można wyrazić poprzez różnicę faz odbitych fal świetlnych. „Oczywiście oko ludzkie nie jest w stanie uchwycić tego opóźnienia fal”, pisze Nikołaj Maliutin w czasopiśmie World Pathfinder, „ponieważ wyraża się ono w bardzo małych odstępach czasu. Wartość tę trzeba przeliczyć na coś bardziej namacalnego, ponieważ na przykład, w różnice jasności. To i udało się naukowcowi, który uciekł się do jednej sztuczki. Postanowił nałożyć falę odbitą od obiektu - to znaczy zniekształconą - na falę przechodzącą ("referencyjną"). Wystąpiła "interferencja". Gdzie grzbiety dwóch fal spotkały się, wzmocniły się - pojawiła się tam jasna plama "Jeśli grzbiety fali nakładały się na koryto, fale zgasły się nawzajem, zaobserwowano tam ciemnienie. Tak więc przy wzajemnym nakładaniu się fal, powstaje charakterystyczny wzór interferencyjny, naprzemienność cienkich linii, białych i czarnych.Wzór ten można uchwycić na kliszy fotograficznej - hologram.Zawiera on wszystkie informacje o objętości obiektu uchwyconego w obiektywie. Aby „portret wolumetryczny” był bardzo dokładny i szczegółowy, konieczne jest użycie fal świetlnych o tej samej fazie i długości. W świetle dziennym lub sztucznym oświetleniu takie skupienie nie zadziała. W końcu światło jest zwykle chaotyczną mieszanką fal o różnej długości. Ma wszystkie kolory: od krótkofalowego promieniowania niebieskiego po długofalowy czerwony. Te lekkie elementy są przesunięte w fazie w najbardziej dziwaczny sposób”. Ponieważ w tym czasie nie było źródeł spójnego światła, naukowiec wykorzystał promieniowanie lampy rtęciowej, „wycinając” z niej bardzo wąski pasek widmowy za pomocą różnych sztuczek. Jednak moc strumienia świetlnego w tym samym czasie stała się tak słaba, że wytworzenie hologramu zajęło kilka godzin. Sama jakość hologramów okazała się bardzo niska. Powodem była niedoskonałość zarówno źródła światła, jak i samego schematu zapisu optycznego. Faktem jest, że podczas nagrywania hologramu dwa obrazy pojawiają się jednocześnie po przeciwnych stronach płyty. Dla węgierskiego naukowca jedno z nich zawsze okazywało się być na tle drugiego, a podczas ich fotografowania tylko jeden obraz okazał się ostry, podczas gdy drugi tworzył na zdjęciu rozmyte tło. W takim przypadku, aby zobaczyć obraz na hologramie, musi on zostać oświetlony promieniowaniem o tej samej długości fali, która została użyta podczas nagrywania. Ale jest też oczywista zaleta: taki trójwymiarowy obraz jest tworzony przez dowolny, nawet najmniejszy fragment płyty hologramowej, ponieważ wiązka rozproszona w każdym punkcie obiektu całkowicie oświetla hologram. Okazuje się, że każdy z jego punktów przechowuje informacje o całej oświetlanej powierzchni obiektu. Pojawienie się lasera nadało nowy impuls rozwojowi holografii, ponieważ jego promieniowanie ma wszystkie niezbędne cechy: jest spójne i monochromatyczne. W 1962 roku w USA fizycy Emmett Leith i Juris Upatnieks stworzyli schemat optyczny instalacji topograficznej, który z pewnymi modyfikacjami jest w użyciu do dziś. Aby wyeliminować nakładanie się obrazów, wiązka lasera jest dzielona na dwie części i kierowana na płytę pod różnymi kątami. W rezultacie obrazy holograficzne tworzą niezależne wiązki poruszające się w różnych kierunkach.
Kolejną całkowicie nową metodę holografii stworzył rosyjski fizyk Jurij Nikołajewicz Denisyuk. Naukowiec wykorzystał interferencję nadchodzących wiązek światła. Wchodząc na płytkę z różnych stron, wiązki są dodawane w warstwie fotoemulsji, tworząc trójwymiarowy hologram.
Wraz z pojawieniem się lasera, długoletni pomysł Gabora w końcu został zrealizowany. W 1971 roku naukowiec otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki za swój wynalazek. W 1969 roku Stephen Benton wymyślił sposób na tworzenie hologramów za pomocą zwykłego, białego światła. „W tym celu”, zauważa Malyutin, „za pomocą fotomaski - cienkiej warstwy z wieloma mikroszczelinami - konieczne jest wykonanie „hologramu głównego” i skopiowanie go w sposób holograficzny. Szablon szczelinowy, taki jak pryzmaty, dzieli światło dzienne na podstawowe kolory widma.Do każdej ze szczelin wpada wiązka światła o pojedynczej długości fali.Wprowadza to zakłócenia i pomaga uzyskać obraz jasny, wielokolorowy, mieniący się różnymi kolorami w zależności od kąta widzenia - ten sam hologram, do którego przyzwyczailiśmy się w ostatnich latach.” Główna zaleta holografii kolorowej polega na tym, że można ją kopiować maszynowo przy użyciu określonej techniki tłoczenia. Kolorowy egzemplarz naświetlany jest specjalną warstwą światłoczułą - werniksem fotolitograficznym. Ten materiał ma wysoką rozdzielczość. (Służy na przykład w mikrolitografii do nakładania pewnych elementów mikroukładu na płytkę.) W naszym przypadku, podczas masowej replikacji hologramów, najpierw biorą aparat cyfrowy i fotografują obiekt ze wszystkich stron. Komputer łączy poszczególne zdjęcia. A teraz obraz XNUMXD jest gotowy. Następnie w laboratorium laser „graweruje” ten obraz na światłoczułej płytce. Okazuje się, że jest to cienka płaskorzeźba. Za pomocą elektrolizy „grawerowanie” jest nakładane na matrycę niklową. Matryca jest potrzebna do masowej replikacji hologramów. Ich nadruki – metodą hot-stampingu – pozyskiwane są na folii metalowej. Teraz, gdy tylko promień światła pada na hologram, zaczyna grać wszystkimi kolorami tęczy. Wśród tej wielobarwności przedstawiony obiekt pojawia się przed widzem. Te hologramy są tanie. Możesz je wykonać w dowolnej ilości, o ile posiadasz sprzęt. Takie hologramy są używane na całym świecie jako naklejki na opakowaniach produktów i dokumentach. Służą jako doskonała ochrona przed fałszerstwami: bardzo trudno jest skopiować nagranie holograficzne.
Możesz tworzyć hologramy przedstawiające obiekty, które w rzeczywistości nie istnieją. Wystarczy, że komputer ustali kształt obiektu i długość fali padającego na niego światła. Na podstawie tych danych komputer rysuje obraz interferencji odbitych promieni. Przepuszczając wiązkę światła przez sztuczny hologram, można zobaczyć trójwymiarowy obraz wynalezionego przedmiotu. Według Siergieja Trankowskiego: „Holografia stała się prawdziwym darem dla inżynierów: teraz mogą badać i rejestrować procesy i zjawiska, które czasami są opisywane tylko teoretycznie. Na przykład łopaty silnika turboodrzutowego podczas pracy nagrzewają się do setek stopni i odkształcają. Jak rozkłada się w tym przypadku naprężenie w części, w której znajduje się jego słaby punkt, zagrażający zniszczeniem, było wcześniej albo niezwykle trudne, albo wręcz niemożliwe do ustalenia. Za pomocą metod holograficznych takie badania są przeprowadzane bez większych trudności. Oświetlony światłem laserowym hologram rekonstruuje falę światła odbitą przez część podczas jej wykonywania, a obraz pojawia się w miejscu, w którym kiedyś znajdowała się część. Jeśli część pozostaje na swoim miejscu, od razu pojawiają się dwie fale: jedna pochodzi bezpośrednio z obiektu, druga - z hologramu. Fale te są spójne i mogą przeszkadzać. W przypadku, gdy obiekt ulegnie deformacji podczas obserwacji, jego obraz pokrywają się paskami, które służą do oceny charakteru zmian. Metody kontroli topograficznej są bardzo wygodne. Umożliwiają pomiar wielkości deformacji części i amplitudy ich drgań, badanie powierzchni obiektów o złożonym kształcie, monitorowanie dokładności wytwarzania zarówno bardzo dużych produktów (na przykład luster o średnicy kilku metrów dla teleskopów ) i miniaturowe soczewki (jak w mikroskopie). Obiekt może słabo odbijać światło, mieć nierówną powierzchnię, być całkowicie przezroczysty – nie wpływa to na jakość hologramu. Dzięki potężnym impulsom laserowym hologramy są rejestrowane w tysięcznych częściach sekundy. Dlatego teraz można badać wybuchy, wyładowania elektryczne i przepływy gazu poruszające się z prędkością ponaddźwiękową. Za pomocą hologramu możesz widzieć przez matowe szkło lub inną przeszkodę, która rozprasza światło. Hologram jest usuwany z dyfuzora, a jeden z przywróconych z niego obrazów jest łączony z samym dyfuzorem. Fale świetlne biegnące ku sobie z hologramu iz dyfuzora sumują się i znoszą wzajemnie. Bariera znika, a znajdujący się za nią obiekt staje się widoczny we wszystkich szczegółach. Współcześni technolodzy mają nowy pomysł. Opiera się na zdolności lasera do „wykonywania” części o dowolnym kształcie i rozmiarze z przedmiotu według zadanego programu. Wystarczy wstawić hologram części referencyjnej do wnętrza lasera technologicznego, aby pozbyć się konieczności pisania programu i ustawiania instalacji laserowej. Sam hologram „odbierze” taką konfigurację wiązki i rozkład jej natężenia, że „wycięty” fragment będzie dokładną kopią normy. Należy zwrócić uwagę na inny, bardzo podobny sposób wydobywania użytecznych sygnałów, który nazywa się filtrowaniem optycznym, czyli rozpoznawaniem wzorców. W podobny sposób możesz wyszukiwać żądane obrazy wśród wielu innych podobnych, takich jak odciski palców. W tym celu należy wykonać hologram z wzorca, a następnie umieścić go na drodze wiązki światła odbitej od badanego obiektu. Hologram przepuszcza światło tylko z obiektu, który jest całkowicie identyczny ze standardowym, „odrzucając” inne obrazy. Jasny punkt na wyjściu filtra optycznego jest sygnałem wykrycia obiektu. Warto zauważyć, że wyszukiwanie odbywa się z ogromną prędkością, nieosiągalną przy użyciu innych metod, ponieważ może odbywać się automatycznie. „Metody holograficzne”, pisze Trankowski, „mają zastosowanie nie tylko do światła - promieniowania elektromagnetycznego, ale także do wszelkich innych fal. W szczególności przedmiot zanurzony w nieprzezroczystej lub mętnej cieczy można zobaczyć za pomocą dźwięku. Emitery drgań akustycznych tworzą dwie spójne fale. Jedna (podmiot) "wypowiada" przedmiot, druga (odniesienie) - powierzchnia cieczy. Ich interferencja powoduje na niej zmarszczki - tzw. hologram akustyczny. Oświetlając go wiązką światła laserowego przywracają trójwymiarowy obraz przedmiotu leżącego w wodzie, ale robią i w inny sposób: sygnał z systemu miniaturowych mikrofonów zapisywany jest na kliszy fotograficznej w postaci czerniących pasów, a następnie obraz wymiarowy jest z niego przywracany za pomocą wiązki laserowej. Autor: Musskiy S.A.
▪ Radar
Hałas drogowy opóźnia rozwój piskląt
06.05.2024 Bezprzewodowy głośnik Samsung Music Frame HW-LS60D
06.05.2024 Nowy sposób kontrolowania i manipulowania sygnałami optycznymi
05.05.2024
▪ Najmniejszy zdalnie sterowany robot ▪ Kontrola wzrostu roślin za pomocą światła ▪ Zdalne wyłączanie silników samochodowych ▪ Szeregowy układ flash M25P64
▪ sekcja witryny Wzmacniacze mocy. Wybór artykułów ▪ artykuł Kłam jak siwy wałach. Popularne wyrażenie ▪ Ile kontynentów jest na naszej planecie? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Producent półproduktów z mięsa, ryb, warzyw. Standardowe instrukcje dotyczące ochrony pracy ▪ artykuł Antena koncentryczna. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki ▪ artykuł Ruchome mapy. Sekret ostrości
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Polecamy ciekawe artykuły Sekcja 
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony